Riassunto esame Architettura degli elaboratori, Prof. Silvestri Francesco, libro consigliato Computer organization and architecture designing for performance. Pearson education, 2016, Stallings, William

Rappresentazione Numeri Interi

Da base 10 a base "b":

• P. Intera = divido per "b" e prendo i resti partendo da sotto
• Decimale = moltiplico per "b" e prendo la intera da sopra

Da titale/esadecimale a binario: ogni cifra diventa terna/quad terna binaria

Da binario a titale/esadecimale: raggruppamento in terne/quad terne

Da qualsiasi a decimale: uso definizione modo posizionale

• Base: 10, 2
• #Cifre: M, M
• Quantità: 10^M, 2^M

• Ampienza e segno
• Eccesso P: x = x + P
• Complemento a 1: se negativo nego il positivo
• Complemento a 2: se negativo nego da cifra successiva al I° 1
  • una sola rapp. dello zero
  • bit più significativo indica il segno
  • struttura ciclica (aggiungo 1 al max ottengo il min)

Overflow: avviene se c'è riporto su uno solo di ultimi 2 bit

Rappresentazione Frazionari

• Fixed Point: R = I.F., il numero di decimali è fisso
  • rappresento R' più vicino a R per troncamento/arrotondamento
  • Err. assoluto= |R' - R|
  • Err. relativo = Err. ass./|R|

Floating Point

Double precision (64 bit):

Err. assoluto

Err. relativo

Rappresentazione Caratteri

• Ascii: 7 bit → 2⁷ = 128 simboli, trasmesso in un byte - ultimo bit è di parità × errori
• Ascii esteso → 2⁸ = 256
• ISO: Ascii esteso per ogni regione, 8 bit, 16 tabelle: problema compatibilità
• Unicode: UTF-32, 32 bit → 2³² = 4MLD simboli

ALGERBA DI BOOLE

SINTESI DI UN HALF-ADDER

S’ = Ā⋅B + A⋅B̅ = A⊕B

C’ = A⋅B

SINTESI DI UN FULL-ADDER

S = A⋅B̅⋅C̅ + A⋅B⋅C̅ + A⋅B̅⋅C + A̅⋅B⋅C

S = (A⊕B)⋅C̅ + (A⊕B)̅⋅C = (A⊕B) ⊕ C

S = S’ ⊕ C”

C = A̅⋅C⋅C” + A⋅B⋅C̅ + A⋅B⋅C

C = S’⋅C” + C’

Usando l’algebra di boole: S’= Ā⋅B + A⋅B̅ = B⋅(Ā+A)⋅Ā⋅(Ā+B)

• Big-endian è l'ordine per cui la parte più significativa (BIG END) viene memorizzata per prima (all'indirizzo più basso di memoria).
• Little-endian è l'ordine per cui la parte meno significativa (LITTLE END) viene memorizzata per prima.

Organizzazione little endian: numero $4A3B2C1D e stringa "CIAO"

Organizzazione big endian: numero $1D2C3B4A e stringa "CIAO"

Tipi di memoria:

RAM, ROM, PROM non sono modificabili.

Il momomento che scambio è più semplice scrivere.

EPROM è meno densa e più costosa.

RAM: memoria volatile con accesso causale - lettura e scrittura sono fasi in modo efficiente

Dynamic RAM: alta densità, limitata velocità di accesso, richiede refresh

Static RAM: bassa densità, alta velocità di accesso, no refresh, usata come cache

B) Istruzioni: contengono informazioni implicite ed esplicite

• Aritmetico/Logiche:
• Trasferimento dati: copia registri memoria
• Input/Output
• Trasferimento di controllo: prossima istruzioni (modifica del PC)

A: in ARM: somma intera+, ...

Logical right shift: inserisce 0 sul bit più significativo

Right rotate: il bit meno significativo diventa il più significativo

B: Registro -> Registro (MVN)

• mov ^{memoria -> registro}
• REG -> Registro (STR), memoria -> registro

MO memoria -> memoria

C: in ARM

D: Salti condizionali e incondizionati (branch), salti di istruzione (skip)

Chiamata a procedure (procedure call)

int n = 100;

int main() {

int c = 0;

for(int i = 0; i<n; i++) {

c = c + i;

}

return c;

}

add r0, r2

add r1, r1, r2

add r2, r2, #1

a: calcola r0-r2 e imposta il bit di stato (N 2 o C)

cmp r2, r0

se r0 N=1

Il File Assembly è però suddiviso in segmenti

istruzioni per il compilatore

label ^ciclo:

beq: esegui questa operazione se Z=1

Il blocco termina indiretta se r2 < r0 → blo

e:_gap

Addressing Mode:

• senza offset LDR R4, [R0] @R1⇦M[R0]
• con offset immediato LDR R1, [R0, #4] @ R1 ⇐ M32 [R0+4]
• da registro STR R2, [R0, R1] @ M32[R0+R1]⇦R2
• da registro slittato LDA PC, [R0, R1 LSL #2] @PC⇐M32 [PC+4*RO]
• pre incremento immediato STR R5, [R0, #4]!
• (!) @ R0⇚R0+4 M32[R0]⇦R5
• da registro LDR R2, [R0, R1]!
• da registro slittato LDR R4, [R0, R1 LSL #2]!
• @ R0⇚R0+4 R4⇐M32[R0]
• post incremento immediato STR R7, [R0], #8
• @ M32[R0]⇚R7 R1 ⇐ R0+0-8
• (puindi [I]) LDR R2, [R0], R1 @R2⇐M32[R0] R0⇐R0+R1
• da registro slittato LDR P4, [R0], R1 ASR #2 @R4⇐M32[R0] R0⇐R0+R1/4

non esiste istruzione per caricare in registro un valore immediato uso LDR R0, =0x4740

LDR R0, [PC #C] (mette in PC+C il valore 0x00004740) diventa auto-relativo e va ad occupare una word in più

le contanti occupano più bit di indirizzo dei registri: in x86 le casifiche sono di lunghezza variabile.

In ARM le istruzioni hanno sempre 32 bit: meno opzioni possibili; ma codifica più semplice

condizioni: quando è esegua?

• da 12 bit ma non come 2 a 1